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Processo inovador combina fotocatálise e biomassa vegetal para criar uma alternativa limpa e eficiente na produção de hidrogênio verde
Pesquisadores da Coreia do Sul desenvolveram um método inovador para produzir hidrogênio a partir de luz solar e resíduos da cana-de-açúcar.
A nova técnica gera quatro vezes mais hidrogênio do que o padrão atual de comercialização dos Estados Unidos.
O avanço foi liderado pelos professores Seungho Cho e Kwanyong Seo, da Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST, em parceria com a equipe do professor Ji-Wook Jang, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da mesma universidade.
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Nova abordagem com biomassa
A tecnologia combina biomassa extraída da cana-de-açúcar com fotoeletrodos de silício.
O processo dispensa o uso de gás natural, evitando a emissão de dióxido de carbono.
Isso representa um salto importante rumo à produção sustentável de hidrogênio, considerado um combustível limpo e com alta densidade energética — 2,7 vezes maior que a da gasolina.
A matéria-prima usada é o furfural, um composto obtido dos resíduos da cana. Ao ser oxidado no eletrodo de cobre, ele não apenas gera hidrogênio, mas também se transforma em ácido furóico.
Este subproduto tem alto valor no setor químico, agregando ainda mais importância ao processo.
Dois eletrodos, produção dobrada
O sistema desenvolvido é do tipo fotoeletroquímico (PEC) e produz hidrogênio em dois eletrodos. De um lado, o furfural é oxidado.
Do outro, o silício cristalino divide a água, liberando mais hidrogênio. Essa produção simultânea aumenta a eficiência do processo.
A taxa registrada foi de 1,4 mmol por centímetro quadrado por hora — quase quatro vezes mais que os 0,36 mmol/cm²·h estabelecidos pelo Departamento de Energia dos EUA.
Essa eficiência elevada é resultado direto da ação dos fotoeletrodos de silício. Eles geram muitos elétrons ao serem expostos à luz solar.
O desafio era que essa estrutura gera uma tensão muito baixa, de apenas 0,6 volt. Isso dificultava iniciar a reação sem ajuda externa.
Solução para a tensão
Para superar esse obstáculo, os cientistas integraram a reação do furfural ao sistema. Essa oxidação ajudou a equilibrar a tensão interna, dispensando fontes externas de energia.
Assim, foi possível manter a densidade de fotocorrente elevada e garantir a produção de hidrogênio de forma contínua.
Fotocorrente é o termo técnico que descreve o fluxo de elétrons gerado pela luz. Quanto maior essa corrente, mais eficiente é a produção do hidrogênio. No caso desse sistema, ela se manteve estável durante os testes.
Eficiência e proteção
Outro detalhe técnico importante foi o uso de uma estrutura chamada IBC, que significa “contato traseiro interdigitado”. Essa arquitetura reduz perdas elétricas dentro do fotoeletrodo.
Para proteger os componentes do contato com o eletrólito — substância usada para conduzir corrente elétrica no sistema — os pesquisadores envolveram o eletrodo em camadas de vidro e folha de níquel.
Além disso, o eletrodo foi submerso em água, o que garantiu um efeito de auto-resfriamento. Esse detalhe aumentou ainda mais a estabilidade e a durabilidade do sistema, em comparação com outros métodos, onde os componentes que geram energia e os que produzem hidrogênio são separados.
Resultados publicados
A pesquisa foi publicada na revista científica Nature Communications, referência em inovação tecnológica. Segundo o professor Ji-Wook Jang, a nova tecnologia pode reduzir o custo do hidrogênio verde, tornando-o mais competitivo em relação ao produzido com combustíveis fósseis.
A inovação abre caminho para formas mais limpas e viáveis de produção de energia. A junção entre luz solar e resíduos agrícolas representa uma alternativa promissora para acelerar a transição energética global.
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